Под капотами миллионов автомобилей по всему миру скрываются два принципиально разных сердца, два типа двигателей, которые делят автолюбителей на два почти религиозных лагеря. Споры о том, что лучше — бензиновый или дизельный двигатель — не утихают десятилетиями. Но чтобы понять, почему оба типа не просто существуют, а успешно развиваются, нужно заглянуть в их прошлое и разобраться в самой сути их работы.
Рождение бензинового двигателя: от идеи до массового производства
История современного двигателя внутреннего сгорания началась с газа и бензина. В 1860-х годах француз Этьен Ленуар создал первый коммерчески успешный двигатель, работавший на светильном газе. Но он был неэффективным и маломощным.
Прорыв совершил немецкий инженер Николаус Отто. В 1876 году он построил первый в мире четырёхтактный двигатель, работавший по принципу «впуск – сжатие – рабочий ход – выпуск». Этот цикл, известный сегодня как «цикл Отто», стал фундаментом для всего последующего двигателестроения. Интересно, что первый двигатель Отто тоже работал на газе.
Переход на бензин стал следующим логичным шагом. Немцы Готтлиб Даймлер и Вильгельм Майбах (бывшие сотрудники Отто) в 1880-х годах разработали первый высокооборотный бензиновый двигатель, который был достаточно лёгким и мощным, чтобы установить его на повозку. Так родился автомобиль.
Массовое производство бензиновых двигателей началось благодаря Генри Форду и его конвейеру. Его модель Ford T (1908 год) была простой, надёжной и дешёвой, а её сердцем был как раз бензиновый мотор. Это сделало автомобиль, а с ним и бензиновый двигатель, доступным для миллионов людей.
Рудольф Дизель и его «рациональный тепловой двигатель»
Пока бензиновые моторы завоёвывали мир, другой немецкий инженер, Рудольф Дизель, задался целью создать двигатель с высочайшим КПД (коэффициентом полезного действия). Он видел, насколько неэффективны паровые машины и ранние версии ДВС.
В 1897 году после долгих экспериментов он представил свой двигатель. Принцип его работы был гениальным и отличался от детища Отто. Дизель предложил не поджигать топливо от искры, а сильно сжимать воздух в цилиндре. От сжатия воздух раскалялся до очень высоких температур (700-800°C), и затем в эту среду под высоким давлением впрыскивалось топливо, которое воспламенялось самостоятельно.
Первый двигатель Дизеля работал на арахисовом масле! Идея инженера была в том, чтобы его мотор мог работать на разных видах топлива, включая растительные масла и угольную пыль. Однако позже основным топливом для таких моторов стала «солярка» (дизельное топливо).
Изначально огромные и тяжёлые «дизели» применялись на заводах и электростанциях. Их путь под капот автомобиля занял десятилетия. Одними из первых серийных легковых автомобилей с дизельным двигателем стали Mercedes-Benz 260D (1936 год) и уже после войны — Peugeot 403 (1965 год).
В чём суть различий? Простыми словами
Чтобы понять преимущества и недостатки, нужно запомнить ключевое отличие:
Бензиновый двигатель:
- Топливо: бензин;
- Принцип воспламенения: искра. Смесь бензина и воздуха поджигается электрической искрой от свечи зажигания;
- Степень сжатия: от 8:1 до 12:1;
- Топливно-воздушная смесь: готовится до попадания в цилиндр (во впускном коллекторе).
Дизельный двигатель
- Топливо: дизельное топливо (солярка)
- Принцип воспламенения: сжатие. В камеру сгорания подаётся чистый воздух, он сжимается и сильно нагревается. Затем впрыскивается топливо, которое от контакта с горячим воздухом самовоспламеняется.
- Степень сжатия: от14:1 до 25:1 (выше)
- Топливно-воздушная смесь: готовится прямо в цилиндре в момент впрыска
Именно из этого фундаментального различия проистекают все плюсы и минусы этих моторов.
Плюсы и минусы: вечный спор
Преимущества дизельного двигателя:
• Высокий КПД и экономичность. Дизель использует более бедную топливно-воздушную смесь и имеет более высокую степень сжатия, что позволяет ему преобразовывать в полезную работу больше энергии от сгорания топлива. Расход топлива у дизеля на 20-30% ниже, чем у сравниваемого бензинового мотора.
• Высокий крутящий момент на низких оборотах. Это значит, что дизель «тяговит» — он мощно трогается с места и тянет даже на низких оборотах. Идеально для внедорожников, грузовиков и буксировки.
• Долговечность. Конструкция дизельного двигателя изначально более массивная и прочная, рассчитанная на высокие давления. Капитальный ремонт грамотно эксплуатируемому дизелю может потребоваться гораздо позже, чем бензиновому собрату.
• Безопасность. Дизельное топливо менее летучее и не так легко воспламеняется, что снижает риск возгорания.
Недостатки дизельного двигателя:
• Более высокая стоимость. Из-за более прочных материалов и сложной системы топливного впрыска (ТНВД – топливный насос высокого давления, форсунки) дизельный автомобиль дороже в покупке.
• Дорогое обслуживание и ремонт. Топливная аппаратура очень точная и дорогая. Качественное дизельное топливо – необходимость, а не опция.
• Шум и вибрации. Дизели работают грубее, хотя в современных моделях этот недостаток практически нивелирован.
• Проблемы с экологией. Дизельные двигатели исторически производили много сажи (твёрдых частиц) и оксидов азота (NOx). С этим сейчас борются с помощью сажевых фильтров (DPF) и систем селективной каталитической нейтрализации (AdBlue), что удорожает конструкцию.
• Боится морозов. Солярка при низких температурах может парафинизироваться и забить топливную систему. Требует зимнего топлива и предпусковых подогревателей.
Преимущества бензинового двигателя:
• Дешевле в производстве и покупке.
• Тише, мягче и ровнее работает.
• Лучше показывает себя на высоких оборотах, обеспечивая высокую максимальную мощность. Что делает его предпочтительным для спортивных автомобилей.
• Менее чувствителен к качеству топлива.
• Легче заводится в мороз.
Недостатки бензинового двигателя:
• Больший расход топлива и, как следствие, более низкий КПД.
• Меньший крутящий момент на низких оборотах.
• Наличие системы зажигания (свечи, катушки, провода) – это дополнительные элементы, которые могут выходить из строя.
• Повышенная пожароопасность из-за летучести бензина.
Почему же оба типа всё ещё актуальны?
Ответ прост: у них разные ниши и идеальные сценарии использования.
• Дизель — это выбор для тех, кто ездит много (большие пробеги по трассе), ценит экономичность, буксирует прицепы или часто выезжает на бездорожье (благодаря высокой тяге на низах). Это мотор-трудяга.
• Бензин — это выбор для города (где нет смысла в тяге дизеля), для тех, кто ездит нечасто и на короткие дистанции, для любителей динамичной и спортивной езды на высоких оборотах. Это мотор, предлагающий комфорт и простоту.
Современные экологические нормы серьёзно осложнили жизнь дизельным двигателям, особенно в легковом сегменте. Однако в коммерческом и грузовом транспорте, а также во внедорожниках им пока нет равных по совокупности характеристик. Бензиновые же моторы, постоянно эволюционируя (прямой впрыск, турбонаддув, системы изменения фаз газораспределения), становятся всё экономичнее и эффективнее.
Заключение: не конкуренты, а коллеги
Бензиновый и дизельный двигатели — не враги, а два разных пути развития одной идеи. Они не столько конкурируют, сколько дополняют друг друга, удовлетворяя разные запросы потребителей. Бензиновый мотор предлагает доступность, комфорт и спортивный характер. Дизель — непревзойдённую экономичность, тягу и выносливость. Выбор между ними — это не вопрос «что лучше?», а вопрос «что лучше для меня?». И пока на этот вопрос будут разные ответы, оба этих сердца будут продолжать стучать под капотами автомобилей по всему миру.